8 小明同学将如图所示的木块、三脚小桌分别当作“重锤”和“桩”,做打桩模拟实验。
(1)小明将“重锤”举高,让其自由下落,将“桩”打入沙中。要将“桩”打得深些,小明采取的方案有:
① 用同一“重锤”时,要使“重锤”从更
高
(高/低)处下落。
② 让“重锤”从同一高度下落时,要选择质量
大
(大/小)的木块。
(2)“桩”被打得越深,说明“重锤”对“桩”做的功越
多
(多/少),“重锤”具有的重力势能越
大
(大/小)。

解析:
【分析】
这道题围绕重力势能的相关规律展开,解题时首先要明确重力势能的大小和物体质量、被举高的高度两个因素有关,实验用到控制变量法和转换法:①第一小问中同一重锤的质量不变,要获得更大的重力势能,就需要增大重锤被举高的高度,下落时重锤就能对桩做更多功,把桩打得更深;②第二小问中重锤从同一高度下落,高度保持不变,此时要增大重力势能就需要选用质量更大的重锤。第二部分的问题用到转换法,我们无法直接观测重力势能的大小,就通过桩被打入沙中的深度间接反映重锤重力势能的大小,桩下陷越深说明重锤对桩做功越多,对应的重锤初始重力势能也就越大。
【解析】
(1)① 同一重锤的质量固定,根据重力势能的规律:质量相同时,物体被举得越高,重力势能越大,下落时对桩做的功更多,就能将桩打得更深,因此要让重锤从更高处下落。
② 重锤从同一高度下落时,高度固定,根据重力势能的规律:高度相同时,物体质量越大,重力势能越大,因此要选择质量大的木块作为重锤。
(2)“桩”被打得越深,说明重锤克服沙子阻力对桩做的功越多,通过桩下陷深度间接反映重力势能大小的方法是转换法,做功越多就说明重锤初始具有的重力势能越大。
【答案】
(1) ① 高 ② 大 (2) 多 大
【知识点】
重力势能影响因素;转换法
【点评】
本题是重力势能探究实验的基础应用题,结合打桩的生活化场景,考察了物理实验中常用的控制变量法和转换法,能够帮助学生巩固重力势能相关基础概念,理解势能大小的比较逻辑。
【难度系数】
0.9